(57)【要約】【課題】白色干渉計測装置のモノクロ画像をカラー化する。【解決手段】白色干渉計測装置は、光学系により得られた画像から干渉縞コントラストを検出する干渉縞検出手段と、干渉縞検出手段により得られた干渉縞から、干渉縞波形のピーク位置を干渉縞コントラストから直接、もしくは位相計算、もしくはその両者を用いることにより算出することで、ピーク位置に対応する深度を算出する深度算出手段とを備える白色干渉計測装置であって、干渉縞検出手段が、単色光を検出可能であり、白色干渉計測装置はさらに、干渉縞検出手段で検出された干渉縞で得られる信号波形を周波数空間に変換するための変換手段と、変換手段で周波数空間に変換して得られる相対強度情報より、複数の色に関する情報を求める色情報演算手段と、色情報演算手段により得られた複数の色情報を単位画素毎に合成して、カラー画像を生成するカラー画像生成手段とを備える。【選択図】図１５
2007033216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観測対象物に対して白色光を照射可能な照明手段と、
前記照明手段から照射された光に光路差を発生させる光学系と、
前記光学系により得られた画像から干渉縞コントラストを検出する干渉縞検出手段と、
前記干渉縞検出手段により得られた干渉縞から、干渉縞波形のピーク位置を干渉縞コントラストから直接、もしくは位相計算、もしくはその両者を用いることにより算出することで、ピーク位置に対応する深度を算出する深度算出手段と、
を備える白色干渉計測装置であって、
前記干渉縞検出手段が、輝度情報を検出可能であり、
前記白色干渉計測装置はさらに、
前記干渉縞検出手段で検出された干渉縞で得られる信号波形を周波数空間に変換するための変換手段と、
前記変換手段で周波数空間に変換して得られる相対強度情報より、複数の色に関する情報を求める色情報演算手段と、
前記色情報演算手段により得られた複数の色情報を単位画素毎に合成して、カラー画像を生成するカラー画像生成手段と、
を備えることを特徴とする白色干渉計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の白色干渉計測装置であって、さらに、
前記深度算出手段で得られた深度情報と、前記カラー画像生成手段で得られたカラー画像とを合成して３次元のカラー合成画像を生成可能な３次元画像生成手段
を備えることを特徴とする白色干渉計測装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の白色干渉計測装置であって、
前記色情報演算手段が、色に関する情報としてＲ、Ｇ、Ｂ成分をそれぞれを算出可能に構成してなることを特徴とする白色干渉計測装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一に記載の白色干渉計測装置であって、
前記色情報演算手段が、前記変換手段で周波数空間に変換された相対強度情報を、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの領域に分割することを特徴とする白色干渉計測装置。
【請求項５】
請求項４に記載の白色干渉計測装置であって、
前記色情報演算手段が、前記変換手段で周波数空間に変換された相対強度情報は、Ｒ、Ｇ、Ｂ成分の３つの領域に分割する際、Ｒ、Ｇ、Ｂ成分の境界部分の少なくとも一部をオーバーラップさせることを特徴とする白色干渉計測装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の白色干渉計測装置であって、さらに、
前記色情報演算手段でＲ、Ｇ、Ｂ成分の３つの領域に分割する位置を任意に設定可能な分割位置設定手段を備えることを特徴とする白色干渉計測装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一に記載の白色干渉計測装置であって、さらに、
前記色情報演算手段が色情報を取得する際の、Ｒ、Ｇ、Ｂ成分の重み付けを調整可能な重み付け調整手段を備えることを特徴とする白色干渉計測装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一に記載の白色干渉計測装置であって、さらに、
カラー画像を出力するか、単色画像を出力するかを選択可能な出力選択手段を備えることを特徴とする白色干渉計測装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一に記載の白色干渉計測装置であって、
前記光源が、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれに発光可能な３色ＬＥＤを含むことを特徴とする白色干渉計測装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一に記載の白色干渉計測装置であって、
前記変換手段が、フーリエ変換するためのフーリエ変換手段であることを特徴とする白色干渉計測装置。
【請求項１１】
少なくとも白色に発光可能な照明手段と、
前記照明手段から照射された光に光路差を発生させる光学系として、
光軸方向に相対的に移動させ、観測対象物からの高さを変更可能な干渉対物レンズと、
前記光学系を通じた光を結像して、モノクロの画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で検出された干渉縞コントラストから、干渉縞波形のピーク位置を干渉縞コントラストから直接、もしくは位相計算、もしくはその両者を用いることにより算出することで、ピーク位置に対応する深度を算出可能な深度算出手段と、
前記深度算出手段で算出された深度から、観測対象物の高さ情報を演算可能な高さ情報演算手段と
を備える白色干渉計測装置を用いて、観測対象物の深度を測定する白色干渉計測方法であって、
前記干渉対物レンズが高さ方向に相対的に移動する移動幅及び移動範囲を指定し、３点以上の測定位置を決定する工程と、
前記照明手段を白色光に発光させ、前記で指定された移動幅だけ前記干渉対物レンズを相対的に移動させ、前記撮像手段で白色光の干渉縞を含む画像を撮像し保持すると共に、前記干渉対物レンズが前記で指定された移動範囲に到達するまで前記干渉対物レンズの相対移動を繰り返し、３点以上の測定位置における画像を取得する工程と、
取得された各画像を構成する単位画素毎に、３点以上の干渉縞強度に基づいてこれらの点を通る白色光の干渉縞波形のピーク位置を前記深度算出手段で求め、このピーク位置を合焦位置として該単位画素の深度を取得し、これをすべての単位画素について行うことで白色光に関する深度を取得しつつ、
他方で各単位画素毎に干渉縞強度の信号波形を周波数空間に変換し、得られる相対強度情報より複数の色に関する情報を求めると共に、単位画素毎に白色光に関する深度に該当する測定位置を決定し、該測定位置で得られた複数の色に関する情報を合成し、カラー画像を生成する工程と、
を含むことを特徴とする白色干渉計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色干渉顕微鏡等の白色干渉計測装置及び白色干渉計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
干渉計は、光源から出た光を２つ以上の光に分割し、別々の光路を経由させた後再び重ね合わせ、光路差により発生する干渉縞を解析して観測対象物の表面形状や透過波面形状を取得する。干渉計は、主に光源、光の分割手段、光の重ね合わせ手段、検出手段で構成される。このような干渉計を用いることで、観測対象物の３次元構造を非接触で計測することができる。一般には、干渉計の照明光を、光路の途中で２つに分けて、一方を観測対象物に、もう一方を参照ミラーに照射して、それぞれで反射されてきた光を再び合成してできる干渉縞から、高さ情報を求める。２つに分けた光が同一の距離を進んで合成された場合は、光の波の位相が一致しており互いに強め合う。一方、半波長だけずれて合成された場合は、光の波の山と谷が重なることとなり弱めあう。場所により光路差が一定でない場合には、明暗の干渉縞が観察される。観測対象物にピントが合う位置（合焦位置）と共役な位置に参照ミラーを配置しておくことで、干渉縞が最も明るくなる位置をピントがあった位置と判断することが可能となる。
【０００３】
このような干渉計を用いた干渉測定法には、照明光として使用する光源に単波長、又は狭い帯域幅に限定した光を用いる位相シフト干渉方式（ＰＳＩ：Phase Shift Interferometry）と、白色光を用いる垂直走査型干渉方式（ＶＳＩ：Vertical Scanning Interferometry）とが知られている。図１に、（ａ）ＰＳＩ測定、（ｂ）ＶＳＩ測定による干渉縞の光強度パターン（干渉縞波形）を示すグラフ、図２に、観測対象物Ｗが段差を有する場合に観測される干渉縞波形を、（ａ）ＰＳＩ測定、（ｂ）ＶＳＩ測定それぞれについて示す。
【０００４】
また、上記のＰＳＩ測定、ＶＳＩ測定の原理を利用した測定装置が開発されている。特に近年では、干渉縞をモノクロカメラ、特にＣＣＤカメラ等の電子モノクロカメラでピントをずらしながら連続的に撮影し、その画像群から各画素の輝度情報を高さ方向に抜き出し、そこに現れる干渉縞のパターンを解析して最大輝度を示す位置を特定し、自動的に画像全体の高さ情報を算出する顕微鏡タイプの測定器が開発されている。このような干渉計測装置の構成を図３に、ブロック図を図４に、それぞれ示す。
（ＰＳＩ方式干渉計測装置）
【０００５】
図３は、ＰＳＩ方式の干渉計測装置本体１を示しており、光源１０と、カラーフィルタ２０と、コレクタレンズ３０と、ビームスプリッタ３２と、干渉対物レンズ４０と、結像レンズ３４と、撮像手段としてモノクロＣＣＤカメラ５１とを備える。光源１０から発した光を、カラーフィルタ２０を透過させて単色光の照明光とし、コレクタレンズ３０を介してビームスプリッタ３２に入射させる。ビームスプリッタ３２はハーフミラー等が用いられる。ここではビームスプリッタ３２で光の一部が反射され干渉対物レンズ４０を介して観測対象物Ｗに照射され、その表面で反射された光が干渉対物レンズ４０を介してビームスプリッタ３２を透過し、結像レンズ３４を介してモノクロＣＣＤカメラ５１に結像される。干渉対物レンズ４０は干渉対物レンズ駆動機構４２で高さ方向（Ｚ方向）に駆動される。観測対象物Ｗに照射される光には、干渉対物レンズ４０内部のビームスプリッタ４４によって２つに分離された一方が用いられる。他方の光は干渉対物レンズ４０内部の参照ミラー４６に導かれ、そこからの反射光は再びビームスプリッタ４４によって観測対象物Ｗからの反射光と合成される。このときに観測対象物Ｗからの光と参照ミラー４６からの光が干渉して干渉縞が発生し、この干渉縞がモノクロＣＣＤカメラ５１によって検出される。モノクロＣＣＤカメラ５１は、結像された画像を撮像して画像データを取得する。このようにして干渉計測装置本体１で撮像された画像データは、コントローラ部７０側に送出されて解析され、高さ情報が演算される。
【０００６】
図４は、干渉計測装置のシステム構成を示しており、コントローラ部７０に干渉計測装置本体とモニタ部６０とが接続されている。コントローラ部７０は図４に示すように、画像キャプチャブロック７１と、ＣＰＵ７２と、Ｚ駆動機構用ドライバ７３と、データ処理ブロック７４と、画像メモリ７５と、表示データ生成ブロック７６とを備える。干渉計測装置システムの制御の中心はＣＰＵ７２で行われ、ＣＰＵ７２が干渉計測装置本体とコントローラ部７０の動作を制御する。ここでは、ＣＰＵ７２は干渉計測装置本体のモノクロＣＣＤカメラ５１を制御し、モノクロＣＣＤカメラ５１で撮像された画像データを画像キャプチャブロック７１でキャプチャし、データ処理ブロック７４で高さデータを算出すると共に、画像メモリ７５に画像データを格納する。またデータ処理ブロック７４で算出された高さデータは、表示データ生成ブロック７６に送出され、３次元画像の生成等に利用され、モニタ部６０にて出力される。モニタ部６０はＣＲＴや液晶ディスプレイ等が利用でき、測定された高さ情報を表示させる他、すべての位置でピントのあった超深度画像を表示させたり、Ｒ、Ｇ、Ｂ成分の輝度情報のヒストグラム表示等を行わせてもよい。一方、ＣＰＵ７２はＺ駆動機構用ドライバ７３によって干渉対物レンズ４０の駆動を制御する。Ｚ駆動機構用ドライバ７３がＣＰＵ７２と干渉対物レンズ駆動機構４２の間に介在し、干渉計測装置本体の干渉対物レンズ４０を駆動する。
（ＰＳＩ測定）
【０００７】
ＰＳＩ測定では、照明光として、主にレーザ光のような単波長／可干渉距離の長い光が用いられる。ＰＳＩ測定では、高さ方向すなわちｚ軸方向の位置によって光の強度が異なる干渉縞波形が、図１（ａ）のように観測される。このＰＳＩ測定では、光の１波長分よりも短いような非常に狭い範囲では、極めて高精度な測定が可能である。すなわち、ＰＳＩ測定は用いる光の（中心）波長が正確に判明しておれば、光の１波長中で３点以上が観測できれば元の正弦波を正確に再現して位相計算ができるため、非常に高精度にピーク位置を演算でき、有効分解能０．１〜０．０１ｎｍクラスでの測定が可能である。例えば図５に示すように、π／２の間隔で４点をサンプリングすれば、容易に元の正弦波を再現することができ、矢印で示すピーク位置を位相計算で正確に求めることができる。
【０００８】
図５に示すようなＰＳＩ測定による高さ測定の手順の一例を、図６のフローチャートに基づき説明する。まずステップＳ１０１で測定を開始し、ステップＳ１０２で測定光の波長の１／４に相当する距離分、干渉対物レンズ４０を移動させる。そしてステップＳ１０３で、撮像手段としてモノクロＣＣＤカメラ５１で画像を撮像し、撮像した画像をステップＳ１０４で画像メモリ７５に格納する。そしてステップＳ１０５で４枚の画像を取得したかどうか、すなわち測定光の一波長中に４点の画像が取得されたかどうかを判定し、未だの場合はステップＳ１０２に戻って干渉対物レンズ４０を移動させ画像取得を繰り返す。４枚の画像が取得された時点でステップＳ１０６に進み、画像メモリ７５に格納された画像データから、各画素毎に干渉縞ピークを位相計算で演算し、高さデータを生成する。そしてステップＳ１０７で高さデータを表示、保存する等の出力を行う。
【０００９】
しかしながら、ＰＳＩ測定では使用する光の可干渉性が強いため、図１（ａ）に示すように隣り合う干渉縞間での光の強度差が極めて小さくなり、干渉縞の内からピーク位置すなわち合焦位置を区別することが非常に困難となる。このため、図２（ａ）に示すように光の１波長を越える段差を測定しようとしても、干渉縞の最大ピーク位置が特定できないため、高さ情報に波長の整数倍の不確定さが発生するという問題があった。
（ＶＳＩ測定）
【００１０】
これを克服する方法として、光源にハロゲンランプ等の広い波長特性を持つ白色光源を利用するＶＳＩ測定が考案された。ＶＳＩ測定で使用される白色光は、可干渉距離が１μｍ前後（干渉縞数本分）と非常に短い。このため、ＶＳＩ測定で観測される干渉縞波形は、図１（ｂ）のように隣り合う干渉縞の光の強度差が大きいため、最も明るい干渉縞を容易に見つけ出すことができ、合焦位置の特定が確実に行える。例えば図２（ｂ）に示すような階段状の観測対象物Ｗに対しても、最大ピーク位置が明らかであるため、容易に高さＨを決定できる。このようにＶＳＩ測定ではＰＳＩ測定のような波長の整数倍の不確定さが発生せず、起伏の激しい形状でも正しく高さ情報を得ることができるという利点が得られる。
【００１１】
ＶＳＩ方式の白色干渉顕微鏡の構成を図７に示す。この図に示すようにＶＳＩ方式は、ハードウェア的にはＰＳＩ測定とほぼ同等であり、ＰＳＩ方式のような光源１０の光をフィルタするカラーフィルタは不要である。またＶＳＩ測定による高さ測定の手順の一例を、図８のフローチャートに基づき説明する。まずステップＳ２０１として、予めユーザが高さ方向の測定範囲、ここでは干渉対物レンズ４０の高さ方向（Ｚ方向）におけるスキャン範囲を指定する。そしてステップＳ２０２で測定を開始し、ステップＳ２０３で干渉対物レンズ４０をＺスキャン開始位置に移動させる。次にステップＳ２０４で、所定のピッチで干渉対物レンズ４０を移動させる。さらにステップＳ２０５で、モノクロＣＣＤカメラ５１で画像を撮像し、撮像した画像をステップＳ２０６で画像メモリ７５に格納する。次にステップＳ２０７でＺスキャン終了位置に到達したかどうかを判定し、未だの場合はステップＳ２０４に戻って干渉対物レンズ４０を所定のピッチ移動させ画像取得を繰り返す。Ｚスキャンが終了した時点でステップＳ２０８に進み、画像メモリ７５に格納された画像データから、各画素毎に干渉縞コントラストからそのピーク位置を直接推定する方法で演算し、高さデータを生成する。そしてステップＳ２０９で高さデータを表示、保存する等の出力を行う。干渉縞ピークは、図９に示すように最も明るくなるピーク位置が、ピントのあった位置すなわち高さとなる。ＶＳＩ方式では、ＰＳＩ方式と異なり隣接するピークとの差が大きくなるので、高さの判定が容易となる。ただし、位相計算を行わない分、測定精度はＰＳＩ方式よりも劣る。
【特許文献１】特許２９２０５３３号公報
【特許文献２】特開２００１−２４１９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の白色干渉計測装置においては、干渉縞を高精度に測定するために、撮像手段として高感度のモノクロ（白黒）カメラ等を利用していた。このため、白色光源からの反射光は、観測対象物の色情報を含んでいるにも拘わらず、白色干渉計測装置で得られる画像は、モノクロ画像となっていた。このため、視認性に乏しく、観測用途によっては色情報を持つカラー画像での観測が求められていた。
【００１３】
本発明は、このような問題点に鑑みて成されたものである。本発明の主な目的は、カラー画像での観測が可能な白色干渉計測装置及び白色干渉計測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の白色干渉計測装置は、観測対象物に対して白色光を照射可能な照明手段と、照明手段から照射された光に光路差を発生させる光学系と、光学系により得られた画像から干渉縞コントラストを検出する干渉縞検出手段と、干渉縞検出手段により得られた干渉縞から、干渉縞波形のピーク位置を干渉縞コントラストから直接、もしくは位相計算、もしくはその両者を用いることにより算出することで、ピーク位置に対応する深度を算出する深度算出手段とを備える白色干渉計測装置であって、干渉縞検出手段が、輝度情報を検出可能であり、白色干渉計測装置はさらに、干渉縞検出手段で検出された干渉縞で得られる信号波形を周波数空間に変換するための変換手段と、変換手段で周波数空間に変換して得られる相対強度情報より、複数の色に関する情報を求める色情報演算手段と、色情報演算手段により得られた複数の色情報を単位画素毎に合成して、カラー画像を生成するカラー画像生成手段とを備える。これによって、白色光の干渉縞から色情報を取得して、すべての位置でピントのあったカラー画像を得ることができる。
【００１５】
また本発明の第２の白色干渉計測装置は、さらに、深度算出手段で得られた深度情報と、カラー画像生成手段で得られたカラー画像とを合成して３次元のカラー合成画像を生成可能な３次元画像生成手段を備える。これによって、３次元のカラー画像を得ることができる。
【００１６】
さらに本発明の第３の白色干渉計測装置は、色情報演算手段が、色に関する情報としてＲ、Ｇ、Ｂ成分をそれぞれを算出可能に構成している。これによって、Ｒ、Ｇ、Ｂ成分毎にヒストグラムを表示する他、Ｒ、Ｇ、Ｂ成分情報を利用したカラー画像を合成することもできる。
【００１７】
さらにまた本発明の第４の白色干渉計測装置は、色情報演算手段が、変換手段で周波数空間に変換された相対強度情報を、Ｒ、Ｇ、Ｂ成分の３つの領域に分割する。これによって、周波数空間に変換されたスペクトル波形から色情報の割り当て、抽出が可能となり、この色情報に基づいてカラー画像を得ることができる。
【００１８】
さらにまた本発明の第５の白色干渉計測装置は、色情報演算手段が、変換手段で周波数空間に変換された相対強度情報は、Ｒ、Ｇ、Ｂ成分の３つの領域に分割する際、Ｒ、Ｇ、Ｂ成分の境界部分の少なくとも一部をオーバーラップさせる。これによって、人間の目の視感度に応じた設定が可能となる。
【００１９】
さらにまた本発明の第６の白色干渉計測装置は、さらに色情報演算手段でＲ、Ｇ、Ｂ成分の３つの領域に分割する位置を任意に設定可能な分割位置設定手段を備える。これによってユーザは、分割位置設定手段から所望の位置でＲ、Ｇ、Ｂ成分に分割できる。
【００２０】
さらにまた本発明の第７の白色干渉計測装置は、さらに、カラー画像生成手段がカラー画像を出力する際の、Ｒ、Ｇ、Ｂ成分の重み付けを調整可能な重み付け調整手段を備える。これによってユーザは、カラー画像のＲ、Ｇ、Ｂ成分を調整することができる。
【００２１】
さらにまた本発明の第８の白色干渉計測装置は、さらに、カラー画像を出力するか、単色画像を出力するかを選択可能な出力選択手段を備える。
【００２２】
さらにまた本発明の第９の白色干渉計測装置は、光源が、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれに発光可能な３色ＬＥＤを含む。これによって、Ｒ、Ｇ、Ｂの混色で白色光を得ることができ、さらにＲ、Ｇ、Ｂそれぞれに発光させることもでき、ＶＳＩ計測のみならずＰＳＩ計測に切り替えることも可能となる。
【００２３】
さらにまた本発明の第１０の白色干渉計測装置は、変換手段が、フーリエ変換するためのフーリエ変換手段である。これによって、高速で扱いやすい周波数空間変換が実行できる。
【００２４】
さらにまた本発明の第１１の白色干渉方法は、少なくとも白色に発光可能な照明手段と、照明手段から照射された光に光路差を発生させる光学系として、光軸方向に相対的に移動させ、観測対象物からの高さを変更可能な干渉対物レンズと、光学系を通じた光を結像して、モノクロの画像を撮像する撮像手段と、撮像手段で検出された干渉縞コントラストから、干渉縞波形のピーク位置を干渉縞コントラストから直接、もしくは位相計算、もしくはその両者を用いることにより算出することで、ピーク位置に対応する深度を算出可能な深度算出手段と、深度算出手段で算出された深度から、観測対象物の高さ情報を演算可能な高さ情報演算手段とを備える白色干渉計測装置を用いて、観測対象物の深度を測定する白色干渉計測方法であって、干渉対物レンズが高さ方向に相対的に移動する移動幅及び移動範囲を指定し、３点以上の測定位置を決定する工程と、照明手段を白色光に発光させ、で指定された移動幅だけ干渉対物レンズを相対的に移動させ、撮像手段で白色光の干渉縞を含む画像を撮像し保持すると共に、干渉対物レンズがで指定された移動範囲に到達するまで干渉対物レンズの相対移動を繰り返し、３点以上の測定位置における画像を取得する工程と、取得された各画像を構成する単位画素毎に、３点以上の干渉縞強度に基づいてこれらの点を通る白色光の干渉縞波形のピーク位置を深度算出手段で求め、このピーク位置を合焦位置として該単位画素の深度を取得し、これをすべての単位画素について行うことで白色光に関する深度を取得しつつ、他方で各単位画素毎に干渉縞強度の信号波形を周波数空間に変換し、得られる相対強度情報より複数の色に関する情報を求めると共に、単位画素毎に白色光に関する深度に該当する測定位置を決定し、該測定位置で得られた複数の色に関する情報を合成し、カラー画像を生成する工程とを含む。これによって、白色光の干渉縞から色情報を取得して、すべての位置でピントのあったカラー画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の白色干渉計測装置及び白色干渉計測方法によれば、白色干渉縞データから色情報を抽出することで、カラー画像を取得することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための白色干渉計測装置及び白色干渉計測方法を例示するものであって、本発明は白色干渉計測装置及び白色干渉計測方法を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００２７】
本明細書において白色干渉計測装置とこれに接続される操作、制御、入出力、表示、その他の処理等のためのコンピュータ、プリンタ、外部記憶装置その他の周辺機器との接続は、例えばＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ−２３２ｘ、ＲＳ−４２２、ＲＳ−４２３、ＲＳ−４８５、ＵＳＢ等のシリアル接続、パラレル接続、あるいは１０ＢＡＳＥ−Ｔ、１００ＢＡＳＥ−ＴＸ、１０００ＢＡＳＥ−Ｔ等のネットワークを介して電気的に接続して通信を行う。接続は有線を使った物理的な接続に限られず、ＩＥＥＥ８０２．１ｘ、ＯＦＤＭ方式等の無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の電波、赤外線、光通信等を利用した無線接続等でもよい。さらに観察像のデータ保存や設定の保存等を行うための記録媒体には、メモリカードや磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が利用できる。
（実施の形態１）
【００２８】
図１０に、本発明の実施の形態１に係る白色干渉計測装置１００の構成を示すブロック図を、図１１に、白色干渉計測装置１００のシステム構成を示すブロック図を、それぞれ示す。この白色干渉計測装置１００は、白色干渉計測装置本体１と、これに接続されて制御を行うコントローラ部７０と、モニタ部６０とを備える。白色干渉計測装置本体１は、図１０に示すように、観測対象物Ｗに照明光を照射する照明手段と、照明光に光路差を発生させる光学系と、光路差により生じる干渉縞コントラストを検出する干渉縞検出手段５０とを備える。照明手段は、光源１０と、カラーフィルタ２０とで構成される。
（光源１０）
【００２９】
白色干渉計測装置の光源１０としては、ブロードなスペクトルを示す白色光がＶＳＩ測定に適している。白色光の光源１０としては、ハロゲンランプや、メタルハライドランプ等のＨＩＤランプ、水銀ランプ等のアーク放電管の他、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤ（半導体レーザ）等が利用できる。特にＬＥＤは、小型で低消費電力であり、球切れがなく機械的振動にも強く、長寿命で信頼性も高く、好適である。ただ、一般にＬＥＤは発光スペクトルがシャープであるため、ブロードなスペクトルに変換するよう、蛍光体等の波長変換物質を組み合わせることが好ましい。
【００３０】
また白色干渉計測装置の光源に、Ｒ、Ｇ、Ｂ等他の色に発光可能な光源を利用することで、ＶＳＩ測定のみならず、ＰＳＩ測定も可能とできる。例えば、複数の光源を備えて、これらを切り替え可能とすることもできる。特に白色干渉計測装置をＰＳＩ測定とＶＳＩ測定とに切り替え可能とする構成においては、例えば光源としてＬＥＤとハロゲンランプとを切替可能とし、ＰＳＩ測定では照明光の波形がシャープなＬＥＤを単色光の光源として利用し、一方ＶＳＩ測定では、スペクトル波形がよりブロードなハロゲンランプを白色光の光源とすることができる。
（カラーフィルタ２０）
【００３１】
白色干渉計測装置がＶＳＩ測定のみを行う場合は、カラーフィルタは不要であるが、この白色干渉計測装置をＰＳＩ方式でも利用可能とする場合は、白色光の波長域を制限してＲ、Ｇ、Ｂいずれかの単色光を取り出すカラーフィルタ２０を光路に挿入する。このカラーフィルタ２０には、干渉フィルタ等が利用され、複数のカラーフィルタをフィルタ切替手段２２で切り替え可能としている。なお、使用される照明光の種類に応じて複数のカラーフィルタを用意し、これらを切り替え可能、あるいは脱着して交換可能とすることもできる。またＶＳＩ方式にて測定する場合は、光源１０の白色光を照明光としてそのまま利用するため、光路からカラーフィルタが排除される。このようにカラーフィルタ２０は、フィルタ切替手段２２で複数のカラーフィルタを切り替え、またカラーフィルタの使用／非使用を切り替えることができる。フィルタ切替手段２２は、コントローラ部７０により制御される。なお上述の通り、カラーフィルタは必須でなく、白色干渉計測装置がＶＳＩ測定のみを行う場合や、ＰＳＩ方式での測定のためにＲ、Ｇ、Ｂ発光が可能な光源を利用する場合等は、カラーフィルタを不要にできる。
（切替手段）
【００３２】
またコントローラ部７０は、フィルタの使用／非使用によるＰＳＩ測定、ＶＳＩ測定の切り替えに限られず、後述するように光源１０の発光色及び／又は干渉縞検出手段５０の制御によって、ＰＳＩ測定とＶＳＩ測定とを切り替えることもできる。この切替手段は、ＣＰＵ７２によって実現される。
（光学系）
【００３３】
光学系は、コレクタレンズ３０と、ビームスプリッタ３２と、干渉対物レンズ４０と、結像レンズ３４等で構成される。コレクタレンズ３０は複数のコリメートレンズ等の色収差補正レンズが利用できる。ビームスプリッタ３２はハーフミラー等が利用できる。照明手段からコレクタレンズ３０を介してビームスプリッタ３２で反射された光が干渉対物レンズ４０に入射する。干渉対物レンズ４０に入射した光は、干渉対物レンズ４０内部のビームスプリッタ４４で２つに分割され、一方が観測対象物Ｗに照射される。他方は干渉対物レンズ４０内の参照ミラー４６に導かれる。観測対象物Ｗ及び参照ミラー４６にて反射された光は干渉対物レンズ４０内のビームスプリッタ４４で再び合成される。この時、両者の光が干渉し、ビームスプリッタ４４に戻ってくるまでに通った光路の違い、すなわち光路差に応じて干渉縞が発生する。この干渉縞はビームスプリッタ３２を透過し、結像レンズ３４を介して干渉縞検出手段５０で検出され、この干渉縞データから深度を算出できる。
（干渉縞検出手段５０）
【００３４】
干渉縞検出手段５０は、干渉縞を検出可能な光学素子である。干渉縞検出手段５０としては干渉縞を検出できれば足りるが、画像の撮像が可能な撮像手段を干渉縞検出手段５０に兼用することで、画像データの取得と干渉縞の検出を一の部材で行うことができる。このような撮像手段を兼用した干渉縞検出手段５０としては、画像を撮像可能なモノクロＣＣＤカメラ等が利用できる。モノクロＣＣＤカメラは、全ての色を区別なく一括してモノクロ（白黒）の干渉縞として撮像可能なモノクロ（白黒）ＣＣＤ撮像素子を備える。またＣＣＤに代わって、Ｃ−ＭＯＳ等の画像センサを使用することもできる。図１０の例では、Ｒ、Ｇ、Ｂ用のカラーフィルタ２０をフィルタ切替手段２２で選択してＲ、Ｇ、Ｂの照明光を切り替え可能としているため、モノクロＣＣＤカメラを干渉縞検出手段５０として利用できる。
（干渉対物レンズ４０）
【００３５】
干渉対物レンズ４０は、干渉対物レンズ駆動機構４２により、Ｚ軸方向、すなわち高さ方向に移動可能としている。干渉対物レンズ駆動機構４２の制御は、コントローラ部７０の駆動制御部によって行われる。干渉対物レンズ駆動機構４２は、干渉対物レンズを正確に所定量移動させる為に、ステッピングモータ、ピエゾアクチュエータ等が利用できる。なお本実施の形態においては、干渉対物レンズ側を移動させることによって光学系の光軸方向における相対距離を変化させているが、干渉対物レンズを固定して観測対象物Ｗを載置するステージの高さを変化させてもよいし、光学系とステージの両方を移動させてもよい。
【００３６】
なお、上記の例では干渉対物レンズ４０の機構にいわゆるマイケルソン型の干渉計を利用したが、ミラウ（ミロー）型等、他の方式の干渉計を適用することも可能であることは言うまでもない。
（コントローラ部７０）
【００３７】
またコントローラ部７０は、干渉縞検出手段５０により得られた干渉縞から深度を算出する深度算出手段と、この深度から観測対象物の高さ情報を演算可能な高さ情報演算手段とを備える。図１１の例では、深度算出手段と高さ情報演算手段は、データ処理ブロック７４で実現される。この図に示すコントローラ部７０は、画像キャプチャブロック７１と、ＣＰＵ７２と、Ｚ駆動機構用ドライバ７３と、データ処理ブロック７４と、画像メモリ７５と、表示データ生成ブロック７６と、各種の操作や設定を行うための入力デバイス７７を備える。ＣＰＵ７２は白色干渉計測装置本体１の干渉縞検出手段５０を制御し、干渉縞検出手段５０で撮像された画像データを画像キャプチャブロック７１でキャプチャし、データ処理ブロック７４で高さデータを算出すると共に、画像メモリ７５に画像データを格納する。またデータ処理ブロック７４で算出された高さデータは、表示データ生成ブロック７６に送出され、３次元画像の生成等に利用され、モニタ部６０にて出力される。一方、ＣＰＵ７２はＺ駆動機構用ドライバ７３によって干渉対物レンズ４０の駆動を制御する。Ｚ駆動機構用ドライバ７３がＣＰＵ７２と干渉対物レンズ駆動機構４２の間に介在し、白色干渉計測装置本体１の干渉対物レンズ４０を駆動する。
【００３８】
また入力デバイス７７は、コントローラ部を介して白色干渉計測装置の操作や設定を行う部材であり、例えばユーザがＲ、Ｇ、Ｂ成分の分割位置を設定する分割位置設定手段、Ｒ、Ｇ、Ｂ成分の重み付けを調整するための重み付け調整手段、出力画像をカラー画像、単色画像いずれにするかを選択するための出力選択手段として機能する。入力デバイス７７には、マウスやキーボード、コンソールや各種スイッチ等が利用できる。
【００３９】
この例では、白色干渉計測装置の制御を行うコントローラ部７０を白色干渉計測装置本体１と別個の部材としたが、これらを一体に構成してもよく、またモニタ部もコントローラ部や白色干渉計測装置本体と統合させることもできる。また、コントローラ部の機能の一部又は全部を、白色干渉計測装置と外部接続されたコンピュータに実現させることもできる。この場合、コンピュータは専用機器とする他、汎用のコンピュータに白色干渉計測装置の制御プログラムをインストールして、制御プログラムで白色干渉計測装置を制御するよう構成することもできる。
（実施の形態２）
【００４０】
また照明手段は、光源に白色光源を用いてカラーフィルタを介して単色光を取り出す構成の他、光源自体がＲ、Ｇ、Ｂ各色に発光可能なタイプを用いることができる。本発明の実施の形態２として図１２に示す白色干渉計測装置２００は、光源１２としてＲ、Ｇ、Ｂに発光可能なＬＥＤを使用している。このＬＥＤは、Ｒ、Ｇ、Ｂに発光可能なＬＥＤを組み合わせて光源１２としている。Ｒ、Ｇ、Ｂ各色に発光するＬＥＤは、必要に応じて複数個のＬＥＤを使用し、光量を調整することができる。また、一パッケージのＬＥＤ内にＲ、Ｇ、Ｂに発光可能なチップを搭載した多色発光型ＬＥＤを使用することもできる。このように、光源自体でＲ、Ｇ、Ｂの照明光を取り出し可能な照明手段を利用して、モノクロＣＣＤカメラ等の干渉縞検出手段で干渉縞を検出する構成であれば、カラーフィルタを不要にできるので、フィルタ切替手段等の機構を排除して機械的動作部分をなくしメンテナンスを容易にすると共に、装置の構成を簡素化できる。また、Ｒ、Ｇ、Ｂを同時に発光させることで白色光を照射することもでき、ＶＳＩ方式の白色干渉計測装置として機能させることもできる。なお図１２の白色干渉計測装置２００においては、照明手段以外は図１０に示す白色干渉計測装置１００と同じ部材が利用できるので、これらについては同じ番号を付すと共に、詳細説明を省略する。
（色情報の取得）
【００４１】
次に、これらの白色干渉計測装置を利用して観測対象物の色情報を取得する手法について、図１３、図１４等に基づいて説明する。一般的に、モノクロカメラ等の単色カメラを用いて観測対象物の画像を取得した場合、得られる画像も単色となり、色情報を得ることは不可能と考えられている。
【００４２】
ところで、白色光を用いた白色干渉計測装置で干渉縞を目視観察すると、干渉縞はピントが合ったＺ位置を最も明るい白として、ピントがずれていくにしたがって虹色に滲み、やがて灰色になっていくような変化を示す。これは、光のＲ、Ｇ、Ｂ成分等、各色成分の各々の波長が異なるため、干渉縞の出現するピッチも異なり、合焦位置以外では干渉縞のピークが波長に応じたずれを生じ、合焦位置から離れるほどずれがおおきくなるために生じている。この変化は、光の各色成分の波長の違いによるものであり、いいかえると、干渉縞には各色成分の情報も含まれていると見ることができる。
【００４３】
本実施の形態に係る白色干渉計測装置及び白色干渉計測方法では、このように白色光の干渉縞の中に色情報が含まれていることに着目し、そこから観測対象物の色情報を得て、カラー画像を生成するものである。具体的には、まず前述の通り、ピントをずらしながら観測対象物の画像を順次撮影し、画像データ群を取得する。以下、説明を簡略化するためにある１画素に着目すると、画像データ群からこの注目画素の輝度データを抜き出して順に並べる。そしてこのデータを、横軸に高さ、縦軸に輝度としてプロットすると、図９に示すような白色干渉計特有の干渉縞パターンが得られる。
【００４４】
この干渉縞パターンを周波数空間に変換（たとえばフーリエ変換）すると、干渉縞パターンは周波数（波数）毎の相対強度情報に変換される。変換後の相対強度情報のパターンの一例を図１３に示す。このグラフでは、横軸に波数、縦軸に光強度を示しており、観測対象物が色のない、例えば鏡の場合は、図１３に示すようにほぼ緑色の波長に相当する波数の位置をピークとする山形となる。これは、干渉縞検出手段であるモノクロＣＣＤカメラが、人間の目の感度曲線に合わせた光感度特性に設定されているためである。一般に視感度は、緑色が最も高く、青及び赤に向かって感度が低下する。したがって、変換後の相対強度パターンは、視感度に応じて赤色領域、緑色領域、青色領域に対応させることができる。
【００４５】
例えば観測対象物が白色でなく何らかの色を持つ場合、この干渉縞の周波数空間変換後の相対強度パターンは、図１４に示すように観測対象物が白色の図１３の山形パターンと異なった波形を示す。図１４の例では、白色の相対強度パターンと比較して中央部分が窪んでおり、緑色成分が相対的に少なく、赤色と青色の比率が高くなっている。したがって、この注目画素は、緑が少なく、赤と青の多い色であると推測できる。このように、変換後の相対強度パターンには色情報が含まれているので、これを定性的に解析することで、色情報を構築できる。
【００４６】
図１３、図１４に示す周波数空間変換後の相対強度パターンの縦軸は、波数毎の強度を示しており、横軸に示す波数の逆数から波長が得られるので、相対強度パターンを横軸方向にＲ、Ｇ、Ｂ成分の３つの領域に分け、それぞれの領域の値、たとえば面積値を求めることで、観測対象物の（注目画素の）色情報を得ることができる。この処理を画像を構成する各画素に適用することで、画像全体の色情報を取得することができる。
【００４７】
また、白色干渉計測装置で色情報を取得できることは、すべての位置でピントのあったカラー画像の合成や、高さ情報を利用した立体画像の構築にも活用できる。白色干渉計測装置では、全域にピントの合った超深度画像は、従来輝度情報のみを持つモノクロ画像であったが、上記のようにして取得した色情報をこの超深度画像と合成することで、フルカラーの超深度画像を得ることが可能となる。また、カラーの超深度画像と、干渉計として得た高さ情報をさらに合成することで、観測対象物を実際の色で立体的に観察することも可能となる。
（白色干渉計測方法）
【００４８】
ここで、観測対象物の高さ情報を測定する手順を、図１５に基づいて説明する。まず白色干渉顕微鏡を用いたＶＳＩ測定と同様の手順により、高さ情報を計測する。具体的には、ステップＳ７０１で高さ方向の測定範囲、ここでは干渉対物レンズ４０の高さ方向（Ｚ方向）におけるスキャン範囲をユーザが指定する。例えば干渉対物レンズ４０が移動する上限と下限、一回当たりの移動幅（ピッチ）を指定する。そしてステップＳ７０２で測定を開始し、白色光源を点灯する。次にステップＳ７０３で干渉対物レンズ４０をＺスキャン開始位置に移動させ、さらにステップＳ７０４で所定の移動幅で干渉対物レンズを移動させる。次にステップＳ７０５で、干渉縞検出手段５０であるモノクロＣＣＤカメラで画像を撮像し、白色光の干渉縞を取得する。さらにステップＳ７０６で撮像した画像を画像メモリ７５に格納する。以上で一枚の画像が取得される。次にステップＳ７０７で、干渉対物レンズがＺスキャン終了位置に到達したかどうかを判定し、未だの場合はステップＳ７０４に戻って同様に干渉対物レンズ４０を所定の距離幅でスキャンさせて画像撮像を繰り返す。そしてＺスキャンが終了するとステップＳ７０８に進み、画像メモリ７５に格納された画像データから、画像を構成する単位画素毎に、深度検出手段が干渉縞のピーク位置を位相計算で求めると共に、得られたピーク位置に対応する高さ情報を決定する。さらにステップＳ７０９で、高さ情報をモニタ部に表示、保存するといった所望の出力を行う。
（カラー画像の生成方法）
【００４９】
以上の手順は、観測対象物の高さ測定を行う一般的な手順である。高さ測定の手法については、他の手法も適宜利用できる。次に、上記の手順を利用して観測対象物のカラー画像を生成する手順を、同じく図１５に基づいて説明する。カラー画像の生成手順においても、白色光の干渉縞を取得する手順は上記ステップＳ７０１〜ステップ７０８と同じであり、説明を省略する。なお、ステップ７０８の高さ情報の演算と、ステップ７０９の高さ情報の出力は、カラー画像の生成においては任意の工程であり、必要に応じて選択／省略することができる。
【００５０】
ステップＳ７０７までの手順で白色光の干渉縞を取得した後、変換手段で周波数空間に変換し、相対強度情報を得る。ここでは、ステップＳ７１０で各単位画素毎に干渉縞強度のパターンを抜き出して、フーリエ変換を実行する。フーリエ変換には、コンピュータでの演算に適した、連続的な積分の代わりに有限の離散的な和で実行される高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が利用できる。
【００５１】
なお、干渉縞を周波数空間に変換する変換手段としては、上記のフーリエ変換が一般的に利用されているが、これに限定するものでなく、離散余弦変換（DCT）、離散ウェーブレット変換（DWT）、アダマール変換等の他の直交変換も適宜利用できる。
【００５２】
次に相対強度情報に基づいてＲ、Ｇ、Ｂ成分の色に関する情報を演算する。予め色情報演算手段は、相対強度パターンをＲ、Ｇ、Ｂ成分の色情報に対応する３つの領域を指定しておく。この指定は、干渉縞検出手段の感度に応じてなされる。一般には、モノクロＣＣＤカメラ等の干渉縞検出手段は人間の視感度に合わせて調整されているため、白色検出時に相対強度パターンのピーク近傍が緑色（Ｇ）となり、これよりも低い領域を赤色（Ｒ）、高い領域を青色（Ｂ）となるように、各領域に分割する。またＲ、Ｇ、Ｂ成分の各領域の分割位置は、干渉縞検出手段の感度や人間の視感度曲線に良く一致させるように、図１６に示すように境界部分でオーバーラップするように設定することもできる。さらに各領域を詳細に分割して、観測対象物の反射スペクトルを得るようにしてもよい。さらにまた、ユーザが分割位置を調整、変更可能としても良い。例えば、分割位置を任意に設定可能な分割位置設定手段をコントローラに設ける。これらは観測目的やユーザの好み等に応じて調整可能である。
【００５３】
このようにして予め指定された分割位置に従って、相対強度パターンをＲ、Ｇ、Ｂ成分に分割し、さらにＲ、Ｇ、Ｂ成分に重み付けを行ってＲ、Ｇ、Ｂ成分の色情報を得る。重み付けは、Ｒ、Ｇ、Ｂ成分毎に適切な係数を乗算して行う。またＲ、Ｇ、Ｂ成分の重み付けをユーザが調整可能としてもよく、例えばコントローラに重み付け調整手段を設けて、所望の値に調整可能とする。このようにして色情報演算手段が干渉縞から単位画素のＲ、Ｇ、Ｂ値を演算する。図１５の例では、ステップＳ７１１で、変換後の相対強度パターンからＲ、Ｇ、Ｂ成分に対応する領域の面積をそれぞれ演算し、さらにステップＳ７１２でＲ、Ｇ、Ｂ成分それぞれの面積値に適切な係数を掛け合わせて、単位画素のＲ、Ｇ、Ｂ値とする。
【００５４】
そしてステップＳ７１３で、演算されたＲ、Ｇ、Ｂ値から単位画素の色を再現し、これを単位画素毎に順次行うことで、最終的にカラー画像を構築する。このようにして、２次元のカラー画像を得ることができる。しかも得られるカラー画像は、すべての点で焦点のあった超深度画像とすることができる。ＶＳＩ測定によって検出される干渉縞は、焦点のあった部位でしか発生しないため、この部分のデータのみを利用して色情報を取得することで、焦点の合っていない情報（ノイズ）が演算から排除されることとなり、演算処理上も好適である。
【００５５】
このようにして得られたカラー画像は、必要に応じてモニタ部に表示する等外部に出力させる。なお、カラー画像の取得とは別に、白色干渉計測装置は観測対象物のモノクロ等の単色画像を撮像できる。カラー画像とモノクロ画像を双方取得した場合に、モニタ部で表示される、あるいは外部に出力される画像データを、カラー画像とするか、モノクロ画像とするかを、切り替えたり、あるいはこれらを並列して表示させることもできる。例えば、コントローラ部に設けた出力選択手段で出力画像を選択させる。あるいは、各発光色毎の輝度分布をヒストグラム状に表示させてもよい。
（３次元画像の生成）
【００５６】
さらに、このようにして得られた２次元のカラー超深度画像を、高さ情報に基づいて立体的な画像として構築することもできる。白色干渉計測装置では観測対象物上の各点の高さ情報を正確に計測することができる。例えば、上述したステップＳ７０７で観測対象物の高さ情報を演算しておく。なおステップＳ７０７は、図１５に示すようにカラー画像の生成処理と並行して行わせることができるが、これに限られずカラー画像の生成処理に組み込んで行わせることもできる。例えばステップＳ７０７とステップＳ７１０の間に、ステップＳ７０８を挿入してもよい。
【００５７】
図１５の例では、ステップＳ７１４で、別途演算した高さ情報と、ステップＳ７１３で得られたカラー画像とを合成して、２次元の超深度画像表面に凹凸を形成した３次元画像を仮想的に生成する。なお高さ情報から平面画像を立体的な画像に変換する手法は、既存の手法あるいは将来開発される手法が適宜利用できる。そしてステップＳ７１５で、得られたカラー画像やカラー３次元画像等の各種データを、モニタ部に表示させたりファイルに保存するといった所望の出力を行う。例えば３次元のカラー超深度画像の視点を変更させたり、回転や凹凸の強調等の処理を行うことができる。カラー超深度画像や３次元カラー超深度画像の合成は、表示データ生成ブロック７６で行われる。
【００５８】
このようにして、白色干渉縞パターンを周波数空間に変換して得られる色情報を、白色干渉計測装置で得られる高さ情報や超深度画像と組み合わせることで、２次元のカラー画像や３次元のカラー画像での観測が可能となり、観測対象物から得られる情報量を増やして観測をさらに便利にできる。
【００５９】
なお図１５において、波線より下の工程は任意的な工程である。したがって、例えば観測用途に応じて白色干渉計測装置で高さ情報のみを取得したり、カラー超深度画像のみを取得したり、３次元画像を取得したり、あるいはこれらを組み合わせるといった任意の組み合わせが選択できる。
【００６０】
さらに、光の３原色であるＲ、Ｇ、Ｂの成分毎に色情報を得る方法に限られず、Ｒ、Ｇ、Ｂに黄色、青緑などの中間色を加えて色再現性を改善したり、ＣＭＹ（シアン、マゼンダ、イエロー）や、Ｒ、Ｙ、Ｂ（赤・黄・青）の利用も可能である。また色空間に分けたり、ＹＩＱカラーモデル（Ｙは輝度信号、Ｉは間隔信号（Orange-Cyan）、Ｑは対角信号（Yellow-Magenta））やＨＳＢ（色相（Hue）、彩度（Saturation）、明度（Brightness））等、他の成分に分割することも可能である。
【００６１】
さらにまた、色情報を使用してカラー画像を構築することに限られず、例えば２色画像を構築したり、特定の波長よりも長波長寄り、あるいは短波長よりの色情報のみを抽出するといったこともできる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の白色干渉計測装置及び白色干渉計測方法は、ガラス、金属、プラスチック、セラミック等の表面形状（平面、球面、円筒面、回転２次曲面、非球面等）やレンズの透過波面形状を測定可能であり、例えばカメラレンズ、コピー機用レンズ、ピックアップ用対物レンズ等の光記録光学系用レンズ、光通信用レンズ、コンタクトレンズ等、各種ガラス、プラスチックレンズの表面形状測定や透過波面形状測定、あるいはミラー、フィルター、プリズム、液晶用ガラス、ガラスディスク、光記録光学系用ガラス部品、コーナーキューブ、ホログラム素子等、板物の表面形状測定や透過波面測定、さらには金属あるいはセラミック製シール部品表面、金属製電気部品、刃物、ギア、ボールベアリング表面等の各種メカ、電気部品の形状測定等に好適に利用できる。また画像を撮像可能な白色干渉計測装置の他、高さの検出に特化した白色干渉計にも本発明を適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】（ａ）はＰＳＩ測定、（ｂ）はＶＳＩ測定による干渉縞の光強度パターンを示すグラフである。
【図２】観測対象物が段差を有する場合に観測される干渉縞波形を、（ａ）ＰＳＩ測定、（ｂ）ＶＳＩ測定それぞれについて示すグラフである。
【図３】ＰＳＩ方式の白色干渉計測装置の構成を示すブロック図である。
【図４】白色干渉計測装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図５】ＰＳＩ測定によるデータサンプリングを示すグラフである。
【図６】ＰＳＩ測定による高さ測定の手順を示すフローチャートである。
【図７】ＶＳＩ方式の白色干渉計測装置の構成を示すブロック図である。
【図８】ＶＳＩ測定による高さ測定の手順を示すフローチャートである。
【図９】ＶＳＩ測定による白色光源の干渉縞パターン画像を構成する１画素の輝度情報を、高さ方向に抽出したグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る白色干渉計測装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る白色干渉計測装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る白色干渉計測装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】無彩色の観測対象物の干渉縞パターンを周波数空間に変換した相対強度情報パターンの一例を示すグラフである。
【図１４】有彩色の観測対象物の干渉縞パターンを周波数空間に変換した相対強度情報パターンの一例を示すグラフである。
【図１５】観測対象物の高さ情報を測定する手順、カラー画像を生成する手順、３次元画像を生成する手順を示すフローチャートである。
【図１６】Ｒ、Ｇ、Ｂ成分の境界部分でオーバーラップするように分割位置を設定する例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１００、２００…白色干渉計測装置
１…白色干渉計測装置本体
１０、１２…光源
２０…カラーフィルタ
２２…フィルタ切替手段
３０…コレクタレンズ
３２…ビームスプリッタ
３４…結像レンズ
４０…干渉対物レンズ
４２…干渉対物レンズ駆動機構
４４…ビームスプリッタ
４６…参照ミラー
５０…干渉縞検出手段
５１…モノクロＣＣＤカメラ
６０…モニタ部
７０…コントローラ部
７１…画像キャプチャブロック
７２…ＣＰＵ
７３…Ｚ駆動機構用ドライバ
７４…データ処理ブロック
７５…画像メモリ
７６…表示データ生成ブロック
７７…入力デバイス
Ｗ…観測対象物
【図１】
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【図２】
2007033216.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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